CN112229253B - 热管支路连接装置与热管系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种热管支路连接装置与热管系统，其中，上述热管支路连接装置，包括主体部与至少三个接口部，所述主体部与每一所述接口部均一体连接；所述主体部中设置有第一空腔与第一回流结构，每一所述接口部中均设置有第二空腔与第二回流结构；每一所述第二空腔均与所述第一空腔连通，第一接口部中的第二回流结构通过匹配的第一回流结构与第二接口部中的第二回流结构连通，其中，所述第一接口部与所述第二接口部为所述至少三个接口部中任两个相邻布置的接口部。本发明实施例有助于针对不同方位不同数量的热源与冷源进行连接，在保证散热效率的同时，能够减小节省热管件的质量和占用空间大小。

Description

热管支路连接装置与热管系统

技术领域

本发明涉及热管技术领域，具体地，涉及一种热管支路连接装置与热管系统。

背景技术

热管通过由一根两端封闭的充入一定量工质的管子所制成，工质在热管蒸发段蒸发/沸腾气化吸热，在冷凝段冷凝放热，冷凝工质在毛细力作用下返回蒸发段形成工质循环。热管具有在工作区域传输效率高、能量消耗极小、无活动部件、结构紧凑等突出的优点，被广泛应用于航天器热控、空间辐射换热、遥感技术中红外探测器及光学元件表面的热控等技术中。

现有技术中，热管结构比较简单，冷源和热源安装位置单一，通常仅能实现一个热源对一个冷源或同一路径上多个热源对一个冷源的热量传递，在一些热源与冷源位置分布比较复杂的场景下，需布置多根热管来满足散热需求，进而导致热管质量较大，占据空间较多。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种热管支路连接装置与热管系统，以解决现有技术中为满足一些场景下的散热需求导致热管质量较大，占据空间较多的问题。

根据本发明实施例提供的热管支路连接装置，包括主体部与至少三个接口部，所述主体部与每一所述接口部均一体连接；

所述主体部中设置有第一空腔与第一回流结构，每一所述接口部中均设置有第二空腔与第二回流结构；每一所述第二空腔均与所述第一空腔连通，第一接口部中的第二回流结构通过匹配的第一回流结构与第二接口部中的第二回流结构连通，其中，所述第一接口部与所述第二接口部为所述至少三个接口部中任两个相邻布置的接口部。

可选地，所述第一空腔中设置有加强结构，所述加强结构与所述主体部相连；

所述第一回流结构围绕所述加强结构设置。

可选地，所述第一回流结构与所述第二回流结构均为槽道或者均为多孔结构。

可选地，在所述第一回流结构与所述第二回流结构均为槽道的情况下，通过振动与化学清洗的方式去除所述槽道中的残余物。

可选地，所述主体部为球形或者立方形。

可选地，所述接口部的数量为三个，任一个所述接口部中的第二回流结构均平均分成两组，并分别连接至另外两个所述接口部的第二回流结构。

本发明实施例还提供了一种热管系统，包括热管件与上述的热管支路连接装置；

至少三个所述热管件一一对应连接在所述热管支路连接装置所包括的至少三个接口部上；

每一所述热管件中均设置有第三空腔与第三回流结构，每一所述热管件中的第三空腔分别与对应连接的接口部中的第二空腔连通，每一所述热管件中的第三回流结构分别与对应连接的接口部中的第二回流结构连通。

可选地，所述热管件与所述接口部之间一体成型连接或者螺纹连接。

可选地，所述热管系统为热管桁架，热管桁架中的任两个热管件之间均通过所述热管支路连接装置连接。

可选地，所述热管系统为预埋热管网络，所述预埋热管网络中的任两个热管件之间均通过所述热管支路连接装置连接。

本发明实施例提供的热管支路连接装置，包括主体部与至少三个接口部，主体部与每一接口部均一体连接；主体部中设置有第一空腔与第一回流结构，每一接口部中均设置有第二空腔与第二回流结构；每一第二空腔均与第一空腔连通，第一接口部中的第二回流结构通过匹配的第一回流结构与第二接口部中的第二回流结构连通，其中，第一接口部与第二接口部为至少三个接口部中任两个相邻布置的接口部。本发明实施例能够实现对多个热管件进行连接与导通，通过接口部的布置，有助于针对不同方位不同数量的热源与冷源进行连接，在保证散热效率的同时，能够减小节省热管件的质量和占用空间大小。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的热管支路连接装置的内部结构示例图；

图2为本发明实施例提供的热管系统的内部结构示例图；

图3为本发明实施例提供的热管系统的外形结构示例图；

图4为本发明实施例提供的热管系统为热管桁架时的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的热管系统为预埋热管网络时的结构示意图

图中示出：主体部1、第一空腔11、第一回流结构12、接口部2、第二空腔21、第二回流结构22、加强结构3、热管件4、第三空腔41、第三回流结构42。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例提供的热管支路连接装置，包括主体部1与至少三个接口部2，所述主体部1与每一所述接口部2均一体连接；

所述主体部1中设置有第一空腔11与第一回流结构12，每一所述接口部2中均设置有第二空腔21与第二回流结构22；每一所述第二空腔21均与所述第一空腔11连通，第一接口部中的第二回流结构22通过匹配的第一回流结构12与第二接口部中的第二回流结构22连通，其中，所述第一接口部与所述第二接口部为所述至少三个接口部2中任两个相邻布置的接口部2。

容易理解的是，上述第一空腔11与第二空腔21可以认为是主要用于提供工质气化后的流动通道，而第一回流结构22与第二回流结构22可以认为是主要用于提供工质冷凝后的回流通道；当然，以上只是对空腔与回流结构的主要功能进行描述，由于空腔与回流结构之间也可以是相互连通的，因此，工质在这两者中的相态并非是严格的一一对应关系。

参考图1，本实施例中，主体部1可以认为是中间过渡件，用于对各个接口部2之间进行导通，而接口部2则可以作为热管件4的连接部分；通过对接口部2的朝向的设置，可以使得热管支路连接装置能够连接来自多个方向的热管件4。

对于任两个接口部2之间的相邻关系，在实际应用中，由于主体部1的存在，实际上是可以使得任两个接口部2之间均是相邻的。当然，在一些应用场景中，可以根据多个接口部2之间的排列关系，来确定相邻关系，例如，当多个接口部2是沿周向环绕主体部1设置时，可以根据多个接口部2在周向上的一次排列顺序，来确定相邻关系。

结合一实际应用场景，可能存在两个热管件4连接于不同的两个热源，而一个热管件4连接于冷源，则即便两个热源位于不同的方位，也可以通过热管支路连接装置将三个热管件4进行连接与导通，而无需在冷源与两个热源之间分别连接热管件4，从而有效节省热管件4的尺寸大小，降低热管件4的质量。

当然，以上仅仅是对一个应用场景的举例说明，在实际应用中，热源数量、冷源数量以及上述热管支路连接装置中的接口部2数量可以根据需要进行设定，此处不做具体限定。

此外，在较多的应用场合下，热管件4通常是直线延伸的，当需要在延伸方向上转弯时，现有技术通常是采用搭接形式来实现转弯的，进而在搭接部位形成一定的接触热阻，对传热效率带来较大的不利影响。而若将本实施例提供的热管支路连接装置安装于转角处，并采用不同朝向的多个接口部2用于与直线延伸的热管件4进行连接，则可以有效避免因搭接所带来的接触热阻，提高传热效率。

与此同时，同样是基于多个接口部2的朝向的设置，可以使得多个接口部2位于同一平面或不同平面上；当多个接口部2位于不同平面时，还有助于实现三维散热系统的搭建。

本发明实施例提供的热管支路连接装置，包括主体部1与至少三个接口部2，主体部1与每一接口部2均一体连接；主体部1中设置有第一空腔11与第一回流结构12，每一接口部2中均设置有第二空腔21与第二回流结构22；每一第二空腔21均与第一空腔11连通，第一接口部中的第二回流结构22通过匹配的第一回流结构12与第二接口部中的第二回流结构22连通，其中，第一接口部与第二接口部为至少三个接口部2中任两个相邻布置的接口部2。本发明实施例能够实现对多个热管件进行连接与导通，通过接口部的布置，有助于针对不同方位不同数量的热源与冷源进行连接，在保证散热效率的同时，能够有效减小热管件的质量和占用空间大小。

可选地，所述第一空腔11中设置有加强结构3，所述加强结构3与所述主体部1相连；

所述第一回流结构12围绕所述加强结构3设置。

参考图1，本实施例中，在主体部1的第一空腔11中设置有加强结构3，从而能够有效提升主体部1的整体强度；进而也有助于提升热管段4与热管支路连接装置装配后的整体强度。

在一些示例中，通过对热管支路连接装置中实体部分的厚度的设计，可以使得热管支路连接装置具有较好的结构支撑性能，从而有助于实现结构支撑与传热一体化的功能。

可选地，所述第一回流结构12与所述第二回流结构22均为槽道或者均为多孔结构。

容易理解的是，冷凝工质的回流主要是通过毛细力的作用来实现的，本实施例中，第一回流结构12与第二回流结构22的类型相同，可以是通过槽道的形式来提供界面张力，来实现回流；也可以是通过多孔结构的形式，提供大量毛细通道来实现回流。

在实际应用中，上述回流结构的具体类型可以根据热管件4的使用来进行选择。在一些应用场合下，例如多个热管件4中，一些采用槽道用于回流，而另一些采用多孔结构实现回流时，第二回流结构22可以根据接口部2所连接热管件4来确定类型，而第一回流结构12也可以相应地同时存在槽道与多孔结构的类型。

在一个较优的实施方式中，上述第一回流结构12与所述第二回流结构22均为槽道，相对来说，槽道的形式较敷设多孔结构的形式加工更加方便，对空腔的横截面积的影响，在相同空腔横街面积的情况下，槽道形式的热管支路连接装置的直径或者厚度可以做的更小，更容易满足减小热管支路连接装置整体质量与体积的效果。

可选地，在所述第一回流结构12与所述第二回流结构22均为槽道的情况下，通过振动与化学清洗的方式去除所述槽道中的残余物。

通常来讲，上述在槽道加工的过程中，可能会存在较多的松散的金属粉末等残余物；本实施例中，通过振动与化学清洗的方式能够有效去除这些残余物，从而提高槽道加工质量，进而有助于提升热管支路连接装置在实际应用中的换热效率。

在一个示例中，上述振动可以通过振动台来提供，该振动台可以采用10倍重力加速度，并采用正弦振动波；化学清洗可以包括酸洗和碱洗的工艺过程。

可选地，所述主体部1为球形或者立方形。

对于主体部1为球形的情况，可以应用在一些在空间上对多个热管件4进行连接的场合，例如，在组成立体的换热系统时，主体部1可以是球形并分布在各个顶点处，提升整体的可靠性；对于主体部1为立方形的情况，可以在一些平面热管网络的应用场合下，将主体部1分别在热管交叉的位置，保证平面热管网络的上下端面的平整度。

当然，以上仅仅是针对主体部1为球形或者立方形的应用的举例说明，在实际应用中，主体部1的具体形状可以根据需要进行选择，例如，在立体的换热系统中，主体部1也可以是立方形的。

可选地，所述接口部2的数量为三个，任一个所述接口部2中的第二回流结构22均平均分成两组，并分别连接至另外两个所述接口部2的第二回流结构22。

参考图2，图2示出了本实施例提供的热管支路连接装置在一个应用场景中的构造，具体来说，三个接口部2上分别接有一个热管件4，热管件4中的空腔与回流结构与接口部2中的空腔与回流结构匹配设置。

为便于说明，三个热管件4分别定义为第一支路段、第二支路段以及第三支路段，其中，所述的第一支路段内设置的50％的槽道与第二支路段内设置的50％的槽道通过热管支路连接装置内设置的槽道相连通，第一支路段内设置的50％的槽道与第三支路段内设置的50％的槽道通过热管支路连接装置内设置的槽道相连通，第二支路段内设置的50％的槽道与第三支路段内设置的50％的槽道通过热管支路连接装置内设置的槽道相连通。

通过热管支路连接装置将三个热管件4两两相连，同时将各个热管件4中槽道进行均衡布置，可以在一定程度上保证介质流动通道的均衡性，例如，在一个热管件4接冷源的情况下，可以较为均匀地将冷凝介质分配到另外两个热管件4中。

基于以上应用场景的举例可见，本实施例提供的热管支路连接装置可以有效保证介质流动的均衡性，并有助于保证在实际应用中散热的可靠度。

在一个上述热管支路连接装置可以通过对接口部2位置的合理布置，使其整体呈T形结构。

如图2、图3所示，本发明实施例还提供了一种热管系统，包括热管件4与上述的热管支路连接装置；

至少三个所述热管件4一一对应连接在所述热管支路连接装置所包括的至少三个接口部2上；

每一所述热管件4中均设置有第三空腔41与第三回流结构42，每一所述热管件4中的第三空腔41分别与对应连接的接口部2中的第二空腔21连通，每一所述热管件4中的第三回流结构42分别与对应连接的接口部2中的第二回流结构22连通。

本实施例中，可以认为热管件4与热管支路连接装置是匹配设置的，即能够通过热管支路连接装置使得相邻两个热管件4之间进行气相介质与液相介质的流通。在实际应用在，热管支路连接装置中空腔与回流结构的尺寸与位置设计，可以与热管件4进行匹配，以适应现有常规热管件4的使用。当然，也可以采用热管件4对热管支路连接装置进行匹配的方式。

值得说明的是，本发明实施例提供的热管系统，是包括了上述热管支路连接装置的热管系统，上述热管支路连接装置的实施例可以应用到该热管系统中，并能够获得相同的技术效果，此处不再赘述。

可选地，所述热管件4与所述接口部2之间一体成型连接或者螺纹连接。

在一个示例中，对于热管件4与热管支路连接装置，可以采用增材制造一体化成型技术来一体成型；而在另一个示例中，也可以采用增材制造一体化成型技术加工带有外螺纹的热管支路连接装置，其中外螺纹设置在每一接口部2上；而热管件4上可以相应加工外螺纹以与热管支路连接装置的接口部2进行连接。

可选地，所述热管系统为热管桁架，热管桁架中的任两个热管件4之间均通过所述热管支路连接装置连接。

参考图4，在一个应用场景中，可以采用增材制造一体化成型技术制造一种热管桁架，桁架的主体结构为槽道型的热管件，包括6根上XY热管件、6根下XY热管件和6根Z热管件。热管件与热管件间通过热管支路连接装置连接。

热管支路连接装置的尺寸可以根据需要设计成比较小的尺寸，进而形成超小特征尺寸热管桁架。

进一步地，上XY热管件、下XY热管件和Z热管件可使用传统槽道热管件，通过增材制造一体化成型技术加工带有外螺纹的热管支路连接装置，用于连接传统槽道热管管材，构成超小特征尺寸热管桁架，以满足一些小空间，或者空间利用率较高的场合的使用需求。

在一些可行的实施方案中，相对于传统的热管件，在热管桁架中，可以适当增加热管件4的壁厚，以进一步满足结构支撑需求。

可选地，所述热管系统为预埋热管网络，所述预埋热管网络中的任两个热管件4之间均通过所述热管支路连接装置连接。

参考图5，在一个应用场景中，可以采用增材制造一体化成型技术制造一种预埋热管网络，包括X1段、X2段、X3段和Y段，Y段通过十字交叉型的热管支路连接装置连接X1段、X2段、X3段，最终形成如图5所示的热管网络，并可以安装在卫星舱板内。

在一些可行的实施方式中，上述预埋热管网络中，可以采用槽道式的结构，也可以采用多孔结构，来实现介质的回流。

结合上述实施例，当本发明实施例提供的热管支路连接装置与热管系统应用于卫星中时，第一方面，可以适用于多热源共用一个冷源散热、一个热源使用多冷源散热等多种情况，增加了热管空间布置的灵活性，节约了卫星散热所需的空间，进而可以有效利用卫星空间，卫星空间布置更灵活；第二方面，用于热管桁架时，使结构支撑加等温传热的三维机热一体化产品成为可能，通过改变支路数量和支路角度，可实现卫星桁架系统和热控系统的耦合，开发结合桁架结构支撑功能+热管等温传热功能的三维机热一体化产品，进一步减少热控系统所占卫星空间的同时，提高卫星整星的温度均匀性；第三方面，用作二维形式时，可预埋在卫星舱板内，实现卫星结构舱板的二维传热；此外，热管支路连接装置与热管件之间可通过螺纹连接，将相邻舱板中预埋的热管件连接起来，消除外贴热管与预埋热管搭接之间的接触热阻，提高卫星热控系统传热效率。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种热管支路连接装置，其特征在于，包括主体部与至少三个接口部，所述主体部与每一所述接口部均一体连接；

所述主体部中设置有第一空腔与第一回流结构，每一所述接口部中均设置有第二空腔与第二回流结构；每一所述第二空腔均与所述第一空腔连通，第一接口部中的第二回流结构通过匹配的第一回流结构与第二接口部中的第二回流结构连通，其中，所述第一接口部与所述第二接口部为所述至少三个接口部中任两个相邻布置的接口部；

所述第一空腔中设置有加强结构，所述加强结构与所述主体部相连；

所述第一回流结构围绕所述加强结构设置；

所述接口部的数量为三个，任一个所述接口部中的第二回流结构均平均分成两组，并分别连接至另外两个所述接口部的第二回流结构。

2.根据权利要求1所述的热管支路连接装置，其特征在于，所述第一回流结构与所述第二回流结构均为槽道或者均为多孔结构。

3.根据权利要求1所述的热管支路连接装置，其特征在于，在所述第一回流结构与所述第二回流结构均为槽道的情况下，通过振动与化学清洗的方式去除所述槽道中的残余物。

4.根据权利要求1所述的热管支路连接装置，其特征在于，所述主体部为球形或者立方形。

5.一种热管系统，其特征在于，包括热管件与如权利要求1至4中任一项所述的热管支路连接装置；

至少三个所述热管件一一对应连接在所述热管支路连接装置所包括的至少三个接口部上；

每一所述热管件中均设置有第三空腔与第三回流结构，每一所述热管件中的第三空腔分别与对应连接的接口部中的第二空腔连通，每一所述热管件中的第三回流结构分别与对应连接的接口部中的第二回流结构连通。

6.根据权利要求5所述的热管系统，其特征在于，所述热管件与所述接口部之间一体成型连接或者螺纹连接。

7.根据权利要求5所述的热管系统，其特征在于，所述热管系统为热管桁架，热管桁架中的任两个热管件之间均通过所述热管支路连接装置连接。

8.根据权利要求5所述的热管系统，其特征在于，所述热管系统为预埋热管网络，所述预埋热管网络中的任两个热管件之间均通过所述热管支路连接装置连接。

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